【英論文をじっくり】引用：慢性血液透析患者におけるインドキシル硫酸レベル、便秘、および便秘に関連する生活の質に対するシンバイオティクスの効果：ランダム化比較試験

2022年11月24日 09:13

（要旨）
背景
血液透析を受けている慢性腎臓病患者（CKD-HD）の腸内細菌叢の異常は、タンパク質分解菌の活性の上昇を生み、硫酸インドキシルなどの尿毒症毒素の産生の増加、便秘症状の悪化、患者のQOLの低下につながる。腸内細菌叢の異常を改善することで、本症状の改善が期待される。
本研究では、血液透析患者を対象に、シンバイオティクスがインドキシル硫酸濃度、便秘症状、便秘関連QOLに及ぼす影響を評価することを目的とした。

方法
血液透析患者を対象としたパラレルデザインによる二重盲検ランダム化比較臨床試験である。胃腸愁訴、排便困難、便が硬い、排便回数が週3回未満の慢性血液透析患者を対象としました。患者を無作為に2群（シンバイオティクス（Lactobacillus acidophilus and Bifidobacterium longum5x109 CFU）およびプラセボ）に分け、60日間の経口介入を実施した。
すべての参加者，介護者，および転帰評価者は，群分けについて盲検化された．主要アウトカムは、インドキシル硫酸毒素レベルの減少であった。
一方、便秘症状の改善（Patient Assessment of Constipation, Symptoms（PAC-SY）を用いて測定）。
副次的アウトカムとして、便秘症状の改善（PAC-SYM質問票を使用）および便秘関連QOLの改善（PAC-QOL患者評価質問票を使用）を評価した。

結果
60名の患者を対象とした（介入30名：年齢中央値51.23（13.57）歳、男性33.3％、対照30名：年齢中央値52.33（11.29）歳、男性36.7％）。
シンバイオティクス群では、プラセボ群と比較して、介入前後のインドキシル硫酸毒素量に有意差はなし（p=0.438）。本研究では、シンバイオティクス投与後に、便秘症状（p=0.006）および便秘関連QOL（p=0.001）の改善が認められた。

結論
2ヶ月のシンバイオティクス補給は、インドキシル硫酸毒素レベルを低下させなかった。しかし、慢性血液透析患者の便秘と便秘に影響されるQOLの改善には大きな効果があった。

１、はじめに
腸内細菌叢のバランスが崩れ、消化管内の細菌叢の数や活動に変化が生じることを腸内細菌叢異常という。慢性腎臓病（CKD）において腸内細菌叢形成不全の危険因子となる条件には、低繊維食、尿毒症、大腸通過時間の延長、タンパク質同化の障害、抗生物質、リン酸結合剤、鉄剤などの薬剤使用、およびその他の併存症があります[1]。CKDにおけるディスバイオーシスは、腸内細菌科（特にEnterobacter, Klebsiella, Escherichia）、腸球菌、Clostridium perfringens、Pseudomonasなどのタンパク質分解菌の活性が上昇し、Bifidobacteriaceae（特にBifidobacterium、Lactobacillaceae、Prebotellaceae）などの糖化細菌の活性低下を伴うことが特徴であると言われています。これにより、硫酸インドキシル（IS）、硫酸p-クレジル（p-CS）、インドール酢酸（IAA）などの尿毒症毒素の産生が増加し、酪酸やプロピオン酸などの短鎖脂肪酸（SCFAs）の産生が低下する[2]。硫酸インドキシル（IS）は、大腸のトリプトファナーゼ酵素を持つ細菌によってトリプトファンが代謝されたものである。正常な腎臓では、この毒素は尿細管での分泌過程を通じて排泄される。この毒素は循環血液中で90％がアルブミンと結合しているため、血液透析の過程で除去することはできない[3]。腎機能が低下すると、血液透析患者の体内ではISの蓄積が増加する。ISは、近位尿細管細胞において核因子ƙB（NF-αB）を活性化し、プラスミノーゲンアクチベーターインヒビター（PAI）タイプ1の発現を促進し、尿細管間質線維化を媒介し、腎障害の進行と強く関連している。さらに、硫酸インドキシル（IS）は大動脈の石灰化、血管硬化、血管内皮細胞における酸化ストレスの増大と関連しており、CKD患者における心血管リスクの上昇をもたらす[4]。腸内細菌叢の異常は、尿毒症毒素の増加と関連していることに加え、便秘は血液透析患者が経験する最も頻繁な消化器症状の一つであることから、便秘とも関連しています[5]。炎症、ウラ血清毒素の増加、酪酸の減少が腸管運動に影響を与えることが疑われています[6]。治療が不十分な場合、持続的な便秘は患者の精神的・身体的なQOLに影響を与える。シンバイオティクスによるディスバイオシスの改善は、ISトキシンレベルを下げ、便秘症状を改善し、便秘に関連するQOLを向上させると期待される。しかし、現在利用可能な研究はサンプルサイズが小さく、すべてが二重盲検ランダム化臨床試験としてデザインされているわけではない。これらの研究の結果は様々であり、腸内細菌症の改善、尿毒症毒素の減少、および胃腸症状の改善におけるシンバイオティクスの役割について完全な証拠を提供することはできない。本研究は、シンバイオティクス投与による尿毒症毒素、特にISの低下における効果を示し、インドネシアの血液透析患者の便秘症状およびQOLに対する効果を検討することを目的としたものである。

２、方法
試験デザイン本試験は、2020年8月から12月まで、インドネシア・ジャカルタの国立紹介病院であるDr. Cipto Mangunkusumo病院で組織されたパラレルデザインによる二重盲検無作為化対照臨床試験である。
参加者対象は、包括基準を満たした血液透析中のCKD患者で、逐次サンプリング方式で募集された。
T包含基準は以下の通りであった。
1）標準的な血液透析治療を週2回、5時間以上、3カ月以上受けている18歳以上の患者、
2）消化器系の愁訴（排便困難、便の硬さ、排便回数が週3回未満など）を有する患者。
除外：悪性腫瘍、化学療法、放射線療法の既往がある患者、自己免疫疾患または免疫抑制剤投与中の患者、消化管切除術を受けた患者、クローン病または潰瘍性大腸炎患者、血液透析スケジュールを変更した患者、プレバイオティクス/プロバイオティクス/シンバイオティクスを摂取する患者、感染症にかかっているか抗生物質を内服中。

介入対象者は全員、病歴聴取、身体検査、血液検査を受け、研究への参加に同意した。次に、被験者は、人口統計学的データ、合併症および投薬に関する病歴聴取、ならびにバイタルサイン、体重および身長に関する身体診察を受けた。
Lydia et al. BMC Nephrology Page 3 of 9 ヘモグロビン、白血球、血小板、尿素、クレアチニン、アルブミンを評価するために血液サンプルを検査し、ベースライン特性を決定した。無作為化後、各被験者にシンバイオティクス（Lactobacillus acidophilus and Bifidobacterium longum5x109 CFU and 60 mg of fructooligosaccharides (FOS) ）60カプセルまたはプラセボ（Saccharum lactis）60カプセルの投与を行った。1日の摂取量は2カプセルで、毎朝の食前に摂取した。
すべての被験者に服薬遵守カードが配布され、毎日服用後に記入する必要があった。服薬遵守は30日ごとに評価され、被験者はその後のフォローアップ時に残っている薬を返却し、コンプライアンスカードを提示した。食事摂取量は、介入実施前後に24時間フードリコールを用いて評価し、栄養士が実施した。試験期間中に患者が摂取したカロリー摂取量と炭水化物、タンパク質、脂質、繊維質を評価するため、プログラム（nutriSurvey）が使用された。さらに、すべての参加者に食習慣とこれまでの生活習慣を継続するよう求め、試験期間中は運動機能改善薬の摂取を禁止した。
30日後、副作用と薬剤レジメンの遵守を評価するためのフォローアップが行われた。その後、各被験者に前回のグループ分けに基づき、さらにシンバイオティクス60カプセルまたはプラセボ60カプセルを提供した。除外基準には、試験を中止した被験者、シンバイオティクスまたはプラセボの投与を3日以上連続して怠った被験者、抗生物質を必要とする感染症患者、血液透析スケジュールが週2回から週3回に変更された被験者、治療方法が透析から腹膜透析または腎移植に変わった被験者、下痢や大量嘔吐などの胃腸症状が発生して入院が必要になった被験者、が含まれていた。患者さんの服薬アドヒアランスは90％以上となることが期待された。

アウトカム
本研究の主要な目的は、硫酸インドキシル（IS）レベルの低下であった。検査は、介入実施前と実施後の2回行った。血液サンプルは、透析前と各被験者が±8〜10時間絶食した後に採取された。各被験者の血清約100μLを900Lのアセトニトリルに加え、タンパク質を沈殿させた。その上清を500μLの5M NaClに加え、塩析支援液体-液体抽出（SALLE）を行い、14000rpmで10分間遠心分離を行った。その結果，有機相（アセトニトリルおよび内部標準のIS）と水相，NaCl相およびマトリックス構成成分の2相が形成された。その後、有機相を分離し、0.2 L もの量を蛍光検出器付き HPLC システム (Agilent Technologies with MassHunterChemStation Software version B04.03.E) に注入した。ISは、0.02100 mg/Lの検量線範囲を持つ7つの検量線を用いて定量的に測定されました。ISの濃度はmg/Lの単位で表示される。

本研究の副次的アウトカムは、便秘関連症状およびQOLの改善であった。
これらは、インドネシアで検証されたPatient Assessment of Constipation（便秘患者評価）を用いて評価した。インドネシアで検証された便秘患者評価：症状（PACSYM）および便秘患者評価：生活の質（PAC-QOL）質問票 [12, 13]を用いて評価した。検査は研究の開始時と終了時の2回実施した。PAC-SYM質問票は0-4スケールを含み、腹部症状（質問1-4）、直腸症状（質問5-7）、便症状（質問8-12）の3部構成である。
症状の改善は、PAC-SYMの合計スコアが1以上減少した場合と定義した。PAC-QOL質問票は0-4スケールで、身体的不快感（質問1-4）、心理社会的不快感（質問5-12）、心配・不安（質問13-23）、満足（質問24-28）の4部構成とした。
QOLの向上は、PAC-QOLの合計スコアが1以上減少したことと定義した。サンプルサイズサンプルサイズを推定するために、2つの平均を比較する公式を使用した。
アルファ値0.05、検出力0.80、脱落率20％で、各群の最小サンプルサイズは30であった。無作為化同意が得られた被験者のみを登録した。第三者（薬剤師）がコンピュータランダマイザーを用いて、被験者を2つの試験群に無作為に割り付けた。シンバイオティクスとプラセボは、どちらも同じ透明な胃腸薬コーティングのカプセルに詰められていた。
各被験者には、介入薬またはプラセボ薬の入ったプラスチック製のポットが1つずつ配られ、同一のポットには60カプセルが入った。ポットの蓋には、薬物の使用と投与に関する情報を記載した白い紙が貼られていた。薬物は第三者によって配布された。患者、研究者、担当医師のいずれも、治療群を意識することはなかった。

統計方法 SPSS バージョン 20.0 を用いて統計解析を行った。平均値および標準偏差（SD）分析は正規分布の数値データに対して行い、中央値および四分位範囲（IQR）は非正規分布のデータに対して算出した。本試験ではintention-to-treat解析が行われた。正規分布のデータは独立t検定による二変量解析、非正規分布のデータはMannWhitney U検定で解析された。p値＜0.05を統計的に有意とした。

３、結果
スクリーニングされた100名の患者のうち、60名が参加基準を満たした。
これらの患者は、シンバイオティクス群とプラセボ群のいずれかに無作為に割り付けられた。シンバイオティクス群では27名、プラセボ群では30名の被験者が研究を完了した。シンバイオティクス群では、2人の被験者が研究の継続を拒否し、1人は研究期間中に15日間抗生物質を投与されたため脱落した。
ベースラインの人口統計学的特性、ISレベル、PAC-SYMおよびPAC-QOLスコアは表1に示すとおりである。インドキシル硫酸毒素レベルに対するシンバイオティクス補給の効果シンバイオティクス群では、介入前後のIS毒素レベルの中央値はそれぞれ26.98 mg/L（22.78-34.77 mg/L）および 27.94 mg/L（23.25-34.05 mg/L）であった。プラセボ群のIS毒素濃度の初期および治療後の中央値は、それぞれ20.95 mg/L（17.25-27.07 mg/L）および22.88 mg/L（18.20-29.38 mg/L）であった（表2）。
シンバイオティクス群は0.17 mg/L (-2.67-4.89 mg/L) のISの増加を示したが、プラセボ群は0.67 mg/L (-3.012.14 mg/L) の増加であった。ノンパラメトリックなMann-Whitney二変量解析検定により、両群の介入前後のISレベルの差を比較した。表2において、プラセボと比較して、シンバイオティクス投与後のISレベルの有意な変化は観察されなかった（p=0.438）。
PAC-SYM質問票による便秘症状に対するシンバイオティクス投与の効果表3では、腹部症状（質問1-4）においてシンバイオティクス群とプラセボ群で有意差が認められた（p＝0.023）。また、シンバイオティクス投与後、直腸症状（質問5-7）および便症状（質問8-12）の有意な改善も確認された。プラセボ群と比較して、シンバイオティクスを投与した群では、全体的に便秘の改善がみられた（p＝0.006）。この研究では、介入前後の食事摂取量も分析し、排便パターンに影響を与えるカロリー摂取量やタンパク質、炭水化物、脂質、繊維の摂取量について、食事パターンに差は見られなかったという。表4は、プラセボと比較して、シンバイオティクス投与後に身体的不快感（質問1〜4）、心理社会的不快感（質問5〜12）、心配・不安（質問13〜23）が有意に改善されたことを示している。しかし、満足度（質問24-28）については、シンバイオティクス投与は有意な結果を示さなかった。シンバイオティクス投与は、便秘によるQOLに全体的に有意な差を示した（p=0.001）。
試験期間中に観察された有害事象本試験期間中、シンバイオティクス群6名、プラセボ群2名の被験者が、介入後2週間の間に下痢（1日2～5回）を訴えた。5名の被験者は止瀉剤治療なしで改善を示し、3名の被験者は回復するために止瀉剤治療を必要とした。
下痢に苦しむすべての患者が回復したにもかかわらず、シンバイオティクスグループの2人の被験者はこの研究への参加を中止することを選択したため、脱落者と見なされた。
シンバイオティクス群では2名、プラセボ群では3名の被験者が吐き気を経験した。プラセボ群の被験者1名は2日間プロトンポンプ阻害剤を必要としたが、残りは追加治療なしで改善した。表 5 に示すように、シンバイオティクスグループの被験者 1 名が膨満感を感じ、プラセボグループの被験者 2 名が腹痛を訴えたが、いずれも追加治療なしに改善した。死亡や入院を必要とした被験者はいなかった。シンバイオティクス群では6名（27名中）、プラセボ群では7名（30名中）が服薬アドヒアランスが100％未満であった。本試験を完了した被験者のアドヒアランスの平均値は、シンバイオティクス群で99.4％、プラセボ群で99.2％であった。

４、考察・結論
ISのような尿毒症性毒素の排泄は、腎機能の低下とともに減少する。血液透析は高度な腎代替療法であるが、それでもISを完全に除去することはできない。これは、この毒素が大きく、90％がアルブミンと結合しているためである[14]。IS除去を改善するために、（使用する）血液透析濾過装置、透析液流量の増加、ダイアライザー膜サイズの増加、透析液への吸着剤の添加など、様々な戦略があるが、有望な結果を示していない［15-17］。
このことは、CKDまたはCKD-HD患者におけるISのレベルを低下させる別の方法の必要性を示唆している。シンバイオティクスを投与することで、腸内細菌叢の異常が改善され、消化管におけるISの産生が抑制されることが期待された。Cossola Cらによる先行研究では、プレバイオティクスとプロバイオティクスの併用により、腸内細菌叢のバランスが回復し、ISの産生が抑制されることが明らかにされた[18]。しかし、いくつかの研究や最近のメタアナリシスでは、CKD-HD被験者におけるシンバイオティクスとISの減少の間に相関がないことが示されている[8, 9, 19, 20]。同様に、我々の研究でも有意でない結果が得られた。これらの結果の背景には、60日間の投与と観察期間が、有意なISの減少を実証するのに十分でなかったからかもしれない。
したがって、より長い観察期間とISの連続的な検査が必要であろう。また、先行研究では、我々とは異なるシンバイオティクスの組み合わせが用いられていたことも、この知見に関与している可能性がある。
以前の研究で使用されたシンバイオティクスは、異なる菌株を含み、プレバイオティクスの量も多かったため、様々な効果をもたらしたかもしれない[ 8,9,18-20 ]。さらに、これらの研究結果は、ISレベルを抑制するためのシンバイオティクスの種類、投与量、投与期間を決定することの重要性を示している[8, 9, 18-20]。さらに、CKD-HD患者に投与する最も適したシンバイオティクスを決定するための糞便微生物叢分析の必要性を示している。インドネシアでは、CKD-HD患者に対して腸内細菌叢プロファイル検査が行われたことがなく、現在までのところ、インドネシアにおけるCKD-HD患者に最も適したシンバイオティクスに関する正確なデータはない。糖化細菌は、腸内細菌叢の恒常性の改善、病原性細菌の量の低下、腸管通過時間の改善、排便回数の増加、糞便の粘性の改善、鼓腸症状の減少、腸管バリア機能を高めるための酪酸の生成に効果を発揮します[21]。糖質分解菌の存在は、タンパク質分解菌の量と活性を低下させ、ISなどの尿毒症毒素を低下させることが期待される。フラクトオリゴ糖（FOS）の存在は、Bifidobacteriumなどの細菌の増殖を調節し、Roseburia/E. rectalの比率を高め、酪酸のレベルを高める役割を果たし、その結果、宿主の腸内の細胞の再生においてエネルギー源として機能する。また、フラクトオリゴ糖はシンバイオティクス製剤に含まれる糖質分解菌の基質となり、SCFA産生の増加やタンパク質分解菌による尿毒症毒素産生の抑制につながる[22]。
CKD患者は健常者よりも頻繁に便秘を経験する。これは、食物繊維や水分の制限、運動量の減少、経口鉄剤などの薬剤の使用、血液透析患者の腸内細菌叢の異常に起因する[23]。in vitroの研究では、腸管由来の尿毒症毒素が腸管運動を乱すことによる炎症過程が報告されている。西山らは、CKDのラットにも腸内細菌症、腸管運動の低下、糞便量の減少、腸管炎症があることを実証した[24]。Ramosらの研究では、便秘に悩むCKD患者は、尿毒症毒素レベルが高い傾向にあることが示されました[25]。便秘は大腸通過時間を増加させ、アミノ酸を代謝するタンパク質分解菌の活性を上昇させ、尿毒症毒素を産生する。尿毒症毒素の存在自体が便秘を悪化させる可能性がある。つまり、便秘と腸内細菌の異常は互いに影響し合っている[26]。
Salmeanらの研究では、13人のCKD患者に高繊維のサプリメントを12週間投与したところ、排便回数が改善された[27]。本研究では、シンバイオティクスカプセルの投与により、PAC-SYM質問票のスコアの改善に示されるように、便秘の症状パターンに関連する訴えが改善されることがわかった。
これは、シンバイオティクスを投与することで、酪酸を生産する糖化菌の量と活性が増加するためである。酪酸は結腸細胞を再生させるエネルギー源であるため、その産生量が増加することで腸の運動性や収縮性が改善され、結腸通過時間が短縮される。さらに、腸内細菌叢の改善により、腸管運動障害の原因となる腸管炎症が減少する[6, 28]。

便秘は、うまく治療しないと、血液透析患者のQOLに影響を与える可能性がある。Zhangらは、便秘症状のある血液透析患者は、便秘のない被験者と比較して、QOLが悪く、うつ病になりやすい傾向があると報告している[7]。Ranganathanらは、ステージ3-4のCKD患者に6ヶ月間プロバイオティクスを投与すると、QOLが向上すると報告した[29]。Haghihatらの研究では、血液透析患者へのシンバイオティクス投与により、うつ症状や不安症状などの精神状態は改善されたが、QOLの点では有意な改善には至らなかった[30]。
本研究の結果は、PAC-QOL質問票を用いて評価した便秘関連のQOLの観点で改善を示した先行研究の結果と一致した。身体的不快感、心理社会的不快感、心配事の点で有意な改善を認めたが、患者満足度の点では有意な改善は認められなかった 。
シンバイオティクスがQOLにどのような影響を与えるかの病態や、腸脳軸の役割の可能性については、まだ完全には解明されていない。それゆえ、さらなる研究の必要性が残されている。我々の知る限り、本研究は、血液透析を受けている患者の便秘症状および便秘関連QOLの改善に対するシンバイオティクス補給の有効性を示すことに成功したインドネシアで最初の研究であるが、ISレベルの低下に対する有効性はまだ確立されていない。
本研究にはいくつかの限界がある。インドネシア人CKD-HD患者におけるディスバイオーシスパターンを評価し、シンバイオティクス投与後にディスバイオーシスパターンに変化があるかどうかを判断するために、患者の糞便サンプルの腸内細菌叢のゲノム解析は行っていない。さらに、本研究では、p-クレジル硫酸やインドール酢酸など、他の尿毒症毒素も腸内細菌叢のディスバイオーシスを増加させる可能性があるため、測定していない。また、本研究は週2回の血液透析を受けている被験者のみを対象としているため、本研究の結果を一般化するためには注意が必要である。結論として、Bifidobacterium longum、Lactobacillus acidophilus（5x109 CFU）、60gのFructo-Oligosaccharides（FOS）を1日2カプセルずつ60日間投与しても、IS毒素のレベルを下げることはできなかったが、CKD-HD患者の便秘に伴う便秘症状やQOLの改善は可能であることが示された。

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